Грунтові теплові насоси

Грунтові теплові насоси часто классіфіціshy-ють також як тепловий насос «розсіл - вода». Теплообмінник в теплових насосах типу «грунт - вода» буває двох видів: горизонтальний колshy-лектор і грунтовий зонд. Обидва вони виконуються переважно з поліетиленових або інших пластикових труб діаметром 25-40 мм. І чим більше діаметр, тим краще здійснюється відбір тепла, проте збільшується і вартість системи. Горизонтальний колектор відбирає тепло, наshy-накопичені у верхніх шарах грунту в результаті солshy-кінцевого випромінювання, і являє собою неshy-скільки контурів пластикових труб, укладених під шаром грунту.

Для ефективної роботи системи, виходячи з осоshy-бенностей грунту, його теплопровідності і геомеshy-тріі ділянки, вибирається певна схема укладання труб - петля, змійка, зигзаг, плоскі і гвинтові спіралі різних форм.

Ефективність теплообміну збільшується на вологих ґрунтах і зменшується на сухих піщаних ділянках, але в середньому для опалення будинку плоshy-щадью 150-200 кв. м доведеться укласти пріблізіshy-кові 400-650 м трубопроводу декількома петshy-никами-контурами. Для цього потрібна ділянка площею приблизно 300-400 кв. м, тобто в 1,5-2 рази більше, ніж опалювальна площа будинку. Необхоshy-ність у великому просторі, незайнятому строеshy-нями, є головним недоліком системи цього типу. Використовувати таку ділянку можна тільки в якості галявини або квітника.

Відео: Принцип роботи теплового насоса

Головною перевагою цього методу є порівняльна простота монтажу і те, що при проshy-чих рівних умовах роботи по монтажу оборудоваshy-ня

необхідних для обладнання системи по наступним алгоритмом.

Відео: ГАЗ або тепловий насос? Перевіримо як буде працювати

Грунтові зонди є системою довгих труб, що опускаються в свердловини глибиною до 50-200 м. У цьому випадку не потрібно великої учаshy-стік вільної землі, але доводиться виконувати дорогі бурильні роботи. Зате на больshy-шою глибині температура грунту вище, тому ефshy-ність теплообміну при використанні таких труб вище, ніж горизонтального колектора. Разshy-ка в ефективності роботи теплових насосів, що використовують грунтові зонди і колектори, соshy-ставлять близько 20%.

Конструкції зонда бувають різні, але найчастіше застосовується U-подібна. В цьому випадку труби гермеshy-тично з`єднуються внизу, утворюючи довгий U-образ- ний канал, заповнений антифризом, причому в зонді може бути дві і більше петель. За однією ліshy-ванні "розсіл" подається циркуляційним насосом вниз, по інший піднімається вгору, до випарника. Просторі свердловині навколо зонда заповнюється буровим розчином або цементно-бетонної сумішшю для захисту труб від поврежденійі поліпшення теплоshy-передачі. Для будинку площею 150-200 кв. м понаshy-добится 5-6 свердловин глибиною близько 50 м, при цьому розташовувати їх слід не ближче 2мот стіни будинку, щоб не пошкодити фундамент. Також скваshy-жіни не повинні знаходитися на одній лінії течеshy-ня підземних вод. В іншому випадку еффектівshy-ність теплового насоса різко зменшиться, адже зі свердловини в свердловину буде переміщатися одна і та ж охолоджена вода, від якої вже була отобshy-рана теплова енергія.

У теплових насосах, що працюють за принципом «грунт - повітря», теплова енергія також отбіраshy-ється у грунту і через компресор безпосередньо передаshy-ється повітрю, який використовується для опалення будівель. Вода також привабливий джерело тепла, досить стабільний і дуже ефективний, але водойми є не у кожного вдома. Якщо ж поруч з будинком є річка або ставок, то можна іспользоshy-вать тепловий насос, який працює за схемою «вода - вода». Для цього з водойми відбирається потужним насосом вода, яка прокачується через перshy-вічні теплообмінник теплового насоса (замість розсолу), віддаючи свою теплову енергію фреону, і скидається потім в цей же (або інший, блізshy-корасположенний) водойму. Поенергоеффектівно- сті такої тепловий насос найбільш економічний. Втім, в силу забрудненості зовнішньої води необshy-ходимо вживати заходів для її предварітельshy-ної очистки перед подачею в тепловий насос і, скоshy-реї всього, періодично чистити теплообмінник. Тому в світі теплові насоси типу «вода - вода» використовуються нечасто і займають менше 10% ринку. На практиці водойму зазвичай використовують так: на дно водойми укладається конструкція, поshy-добная грунтовому колектору. Такий «підводний» колектор притапливается вантажем або устанавліshy-ється вдонном грунті, температура якого трохи вище, ніж температура води. Виходить звичайний тепловий насос типу «розсіл - вода», іспользуюshy-щий тепло води зовнішнього водойми. У разі раshy-боти теплового насоса за принципом «вода - повітря» теплова енергія передається повітрю, распределяеshy-мому потім по опалювальних приміщеннях.

Системи типу «повітря-повітря» і «повітря-вода» схожі за принципом роботи з кондиціонерами і коштують істотно дешевше, але проігриваютдругім видам насосів по універсальності, адже з морозного возshy-духу багато тепла не відбереш, і застосовуватися вони можуть в першу чергу для нагрівання гарячої води. Виконуватися такі пристрої могутв двох ваshy-Ріанта: спліт або моно. У першому випадку установка складається з двох блоків, з`єднаних інженерними комунікаціями: до складу зовнішнього входять мощshy-ний вентилятор і випарник, внутрішнє містить конденсатор і автоматику. При цьому компресор моshy-жет розташовуватися як у внутрішньому блоці, так і в зовнішньому, щоб уникнути шуму в приміщенні. У другому випадку всі елементи збираються в єдиному корпусі і монтуються або в будинку, з`єднуючись з вулицею гнучким воздуховодом, або зовні.

Відео: 2. Типи теплових насосів

У теплових насосів є цілий ряд переваг. Так, система дуже довговічна, самі насоси рабоshy-тануть по 20-25 років (на багато компресори проізshy-водії декларують термін експлуатації не менше 25 років), після чого компресор насоса може бути замінений і система продовжить свою роботу. Крім того, системи теплових насосів безпечні, поshy-кільки отсутствуюттопліво, відкритий вогонь опасshy-ні гази, і комфортні. І, звичайно ж, великою перевагою є екологічна чистота системи, адже теплові насоси не утворюють вредshy-ні оксиди, що застосовуються в них фреони содерshy-жать хлороуглеродов і озонобезпечні. Широке застосування теплових насосів істотно сокраshy-щает необхідність в електроенергії, а соответshy-ного витрата палива на її виробництво. Накоshy-нець, важлива економічність теплових насосів, яка досягається за рахунок високого ККД системи.

Відзначимо, що, вибираючи тепловий насос, не варто замовляти обладнання максимальної мощноshy-сти, щоб покрити можливі пікові навантаження на систему опалення при найсильніших морозах. Це невиправдано дорого і не має сенсу: коліshy-кість дійсно холодних днів зазвичай не перевищує двох-трьох тижнів за рік, і вибирати варто насос, потужність якого становить 60-80% від максимальної. Для покриття пікових навантажень можна встановити резервний котел з традіціонshy-ним видом палива або використовувати вбудовані в теплові насоси Тени, які можуть вклюshy-тися по черзі (їх режим роботи може опредеshy-ляться спеціальним алгоритмом, який програмshy-мируется користувачем), додаючи системі теплову потужність.

Відео: Буріння свердловин під геотермальні зонди для теплових насосів

Звичайно, зараз початкові витрати на сіshy-стему опалення на основі теплового насоса доshy-статочно високі, причому ще стільки ж, якщо не більше, потрібно затратити на облаштування сіshy-стеми. Однак якщо дивитися в майбутнє в розрізі неминучого підвищення цін на традиційні енергоносії, то за рахунок низьких витрат на отопshy-ня можна значно скоротити витрати. Ще більше заощадити допоможе багатотарифний счетshy-чик в поєднанні з теплоакумулюючі баком за рахунок використання електроенергії, накопиченої за нижчими тарифами в нічний час.

Якщо потрібно комфортно і надійно опалювати неshy-великий будинок або приміщення і неподалік немає гаshy-зопровода, то тепловий насос - найкраще на сьогодні рішення. І, встановивши сучасний теплоshy-вої насос від провідних світових виробників, Ви ще мінімум 20 років будете зі схваленням вспомі- натьо прийнятому колись вирішенні. Не забувайте і про те, що, використовуючи тепловий насос, Ви вносите нехай невеликий, але реальний внесок в енергосбеshy-реження і збереження чистоти на Землі.